Edificios | Mantenimiento

Diseño de smart buildings para una gestión optimizada

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Imagen del artículo Diseño de smart buildings para una gestión optimizada

Juan Gallostra Isern
Presidente JG Ingenieros

El desarrollo de tecnología IoT para la monitorización de los edificios, unido a la aplicación de estrategias de inteligencia artificial, hace posible el despliegue de los smarts buildings en el sector terciario e industrial. El objetivo de estos diseños es mejorar la gestión, la salubridad y la productividad en estos edificios. A continuación, se describen los requisitos y el proceso para llegar a la instalación de un smart building.

QUÉ ES UN SMART BUILDING

Aunque no existe una definición cerrada de lo que es un smart building, en JG Ingenieros pensamos que un smart building es aquel edificio que mejora sus prestaciones en el tiempo, mediante una triple estrategia:

  • La monitorización intensiva del edificio. El desarrollo de sensores inalámbricos de todo tipo, con baterías de larga duración y tarjetas SIM para conexión a gateways o directas a la nube, hace muy fácil el despliegue de sensores por todo el edificio: calidad ambiental interior, presencia, movimiento, etc.
  • La interacción de los usuarios con el edificio mediante diferentes Apps de gestión: reserva de servicios, de puestos de trabajo, de plazas de aparcamiento, selección de menús de comidas, solicitudes de intervención a los equipos de FM, encuestas de satisfacción de los usuarios, sistemas de guiado interior, etc.
  • Finalmente, la aplicación de estrategias de inteligencia artificial para, con la información de la monitorización y de los propios usuarios, generar rutinas de mejora de salubridad, productividad y eficiencia. Por ejemplo, en un edificio de oficinas donde existía un servicio de reserva de salas de reuniones, el coste de uso de la sala se hizo depender de la demanda futura estimada de la misma, favoreciendo así el uso más repartido del conjunto de las salas de reuniones.

Cualquier proyecto inmobiliario actual deberá realizarse considerando dos vectores principales de diseño: la tecnología y la sostenibilidad. Y éstos dos vectores se encuentran en el terreno de los smart buildings: las estrategias de control ambiental individualizado, calidad ambiental interior mejorada, flexibilidad en el espacio de trabajo, eficiencia energética, sistemas avanzados de control, son comunes tanto a la optimización ambiental de los edificios como a las soluciones smart de los mismos.

EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA EN LOS EDIFICIOS

Para acabar de fijar el concepto de smart building podemos presentar la evolución histórica en el funcionamiento de los edificios.

Existe todavía un parque no menor de edificios antiguos, que podríamos llamar “convencionales”, donde el funcionamiento es básicamente manual: el mantenimiento es correctivo (reparamos las cosas que se van estropeando), los sistemas de control de instalaciones son manuales (interruptores, el personal de mantenimiento arranca y para las centrales energéticas), los sistemas de seguridad son físicos (accesos con llave) y los servicios de conserjería son prestados por personal de servicio.

Los edificios actuales tienen ya muchas rutinas de automatización de su funcionamiento. Podríamos hablar entonces de los edificios “inteligentes”, con estrategias de mantenimiento preventivo, sistemas de control de instalaciones centralizados (BMS), sistemas de seguridad electrónicos (tarjetas y teclados de acceso, videovigilancia).

La propuesta de los smart buildings es llegar al funcionamiento optimizado del edificio: mantenimiento predictivo, sistemas de control ambiental individualizados, sistemas de seguridad inteligentes, servicios de conserjería y secretaría virtuales.

IMPLANTACIÓN DE SMART BUILDINGS

Un smart building se estructura en cinco niveles superpuestos y vinculados entre sí.

En la base del esquema estaría el modelo digital del edificio, el digital twin, desarrollado en BIM y que permitirá tanto el diseño como la construcción y la explotación futura del edificio. Sobre esta base se despliega el primer nivel físico del smart building, que sería toda la infraestructura de comunicaciones: redes de datos, centros de datos locales y en la nube, acceso de operadores de telecomunicaciones. Un segundo nivel físico sería el de los elementos de interacción con el edificio y sus sistemas: sensores y actuadores, tanto convencionales como IoT, sistema de gestión del edificio (BMS) y de mantenimiento (GMAO). En un tercer nivel estaría ya la capa de software del smart building: Apps de interacción de los usuarios, análisis de datos, benchmarking.

Finalmente, todo este esquema deberá tener implementada una estrategia de ciber-seguridad, para evitar eventuales incidencias en el funcionamiento de las instalaciones y servicios.

LA DESVINCULACIÓN DISEÑO-OPERACIÓN

Uno de los problemas que puede resolver la tecnología es el de la falta de conexión entre la fase de diseño y la propia gestión de los edificios. Muchas veces el gestor no tiene acceso a toda la información que motivó las diferentes decisiones de diseño, y se pierde por tanto conocimiento valioso para optimizar el funcionamiento de este.

Si el edificio se ha diseñado con un modelo BIM con la suficiente información, y en la fase de construcción se ha mantenido actualizada esa información, el modelo BIM es la mejor herramienta de gestión para la operativa normal del edificio, pues contiene toda la información de diseño. Algunas herramientas de gestión de mantenimiento, como Manttest.net, utilizan BIM como punto de acceso al edificio y repositorio de documentación. También algunas plataformas de integración de soluciones smart hacen lo mismo.

LA PROLIFERACIÓN DE SOLUCIONES SMART

La tecnología smart (monitorización de condiciones+ interacción de usuarios+ análisis para la optimización) está presente en muchas soluciones que se aplican ya en los edificios: control de persianas, control de accesos, reserva de salas de reuniones, regulación del alumbrado, etc.

Pero este “universo” de soluciones debe ser ordenado para no tener ni redundancias ni ausencias en el despliegue en los edificios. En JG Ingenieros pensamos que se pueden agrupar las diferentes soluciones en tres campos:

  • Smart infrastructure: todas aquellas soluciones que mejoran el funcionamiento de las instalaciones y sistemas propios del edificio: control ambiental, de iluminación, energético, agua, etc.
  • Smart process: donde agrupamos las soluciones que organizan el uso del edificio como un proceso, desde el control de accesos peatonal o vehicular hasta la reserva y gestión de espacios de trabajo o de ocio en el edificio.
  • Smart experience: que incluye las soluciones de mejora de experiencia de uso de los ocupantes del edificio: sistemas de guiado interior, control ambiental individualizado, taquillas y servicios personalizados, etc.

LA INTERACCIÓN ENTRE DIFERENTES SOLUCIONES SMART

Aún después de haber ordenado y priorizado las diferentes soluciones, queda pendiente sacar el máximo provecho a estas instalaciones, pues se corre el riesgo de acabar teniendo soluciones propietarias aisladas, que trabajan en silos de información y no son escalables ni pueden interactuar con otros sistemas.

Nuestra propuesta es dotar al gestor del edificio con una plataforma de integración de soluciones smart que, sin anular la operación de cada una de las soluciones, proporcione una información integrada y de alto nivel sobre lo que está ocurriendo en el edificio.

Esta plataforma se comunica con las diferentes soluciones smart mediante interfaces de programación (“Apis”), y realiza básicamente tres funciones:

  • Visualización a alto nivel del estado de los diferentes sistemas: sin el nivel de detalle que proporciona un BMS o un GMAO. Sería el “command center” del edificio, a partir del modelo BIM del mismo.
  • Interacción entre las diferentes soluciones smart para mejorar el funcionamiento del edificio. Por ejemplo, conexión entre el sistema de reserva de salas de reuniones y el GMAO para programar intervenciones de mantenimiento de salas cuando éstas no estén ocupadas.
  • Analítica de datos y estrategias de inteligencia artificial, como por ejemplo la provisión de recursos en base a estimación de demanda futura de los mismos.

Esta plataforma de integración deberá tener diferentes niveles de acceso según perfiles de usuario, y ser accesible desde estaciones fijas y dispositivos móviles.

LOS BENEFICIOS ESPERADOS DE LA IMPLANTACIÓN SMART

La decidida implantación de tecnología smart en los edificios comportará beneficios especialmente cualitativos, aunque también cualitativos.

  • En cuanto a la salubridad de los edificios, los smart buildings gestionarán los accesos a los edificios (mascarillas, temperaturas), los usos y aforos de los diferentes espacios, las condiciones ambientales interiores de los mismos (renovación de aire, filtración). Y, muy importante, proporcionarán información en tiempo real de estas condiciones tanto a los gestores como a los usuarios de los edificios, y mantendrán la trazabilidad del mantenimiento de estas condiciones.
  • En cuanto a la sostenibilidad ambiental y energética, los smart buildings anticiparán el funcionamiento óptimo de los diferentes sistemas, mejorando así la eficiencia.
  • Finalmente, en cuanto a la productividad de los edificios, los smart buildings optimizarán el uso de recursos compartidos en los mismos: plazas de aparcamiento, salas de reuniones, espacios individuales de trabajo. La mayor flexibilidad en el uso de los espacios también podrá ser gestionada con herramientas smart. Y también aumentarán la satisfacción de los usuarios (reduciendo entonces las tasas de absentismo), al tener cada uno un mayor control de su entorno ambiental próximo.

La literatura técnica sobre este tema anticipa que, mediante el despliegue del conjunto de aplicaciones smart, se conseguirán eficiencias de en torno al 20% en gasto energético, al 30% en optimización de espacios y al 5% en improductividad del personal.

Según nuestra experiencia, la inversión necesaria para "smartizar" un edificio estará entre el 4% y el 8% del coste de construcción de este.

Por ejemplo, para edificios de oficinas podemos aceptar un coste de inversión final (incluyendo el fit-out) de unos 2.000 €/m2. Si la repercusión por m2 del gasto energético anual es de unos 25 €, del alquiler de unos 250 €, y del personal de unos 2.500 €, el ahorro anual por implantación de soluciones smart sería de unos 200 €/m2, frente a los 100 €/m2 de inversión. El periodo de retorno de esta inversión en tecnología sería entonces de unos 6 meses, muy atractivo.

Un beneficio no menor será también el del mejor posicionamiento del edificio en el mercado. Por ejemplo, en el mercado de oficinas, empiezan a haber ya sistemas de certificación independientes que valoran el nivel prestaciones smart de nuestro edificio. Uno de estos sistemas es Smartscore.

MANTENIMIENTO Y SMART BUILDINGS

Finalmente, conviene conocer también la relación que existe entre las herramientas de gestión del mantenimiento y operaciones del edificio y las certificaciones de smart buildings.

En Smartscore, por ejemplo, el 65% del valor de la certificación corresponde a la experiencia del usuario, y el otro 35% a los fundamentos tecnológicos. Uno de los apartados con más peso dentro de la experiencia de usuarios es el de “operaciones y mantenimiento”, donde se evalúan prestaciones como:

  • Utilización de espacios
  • Reporting de costes de mantenimiento
  • Alertas de averías
  • Sistemas de trazabilidad
  • Sistemas de autodiagnóstico
  • Mantenimiento predictivo
  • Optimización de ascensores

En fin, la implantación de tecnología smart en los edificios será un gran avance también en las operaciones de gestión y mantenimiento de estos.

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